智能系统因其在各个行业的广泛应用潜力而受到广泛关注。物联网（IoT）与人工智能（AI）的融合，即所谓的“物联网中的AI”（AIoT），预示着智能自动化的新时代，正在彻底改变工业和家庭领域[1,2]。这种融合不仅在技术上具有突破性，而且在战略上也非常重要，这体现在欧盟的“智能交通系统”、德国的“工业4.0”和美国的“智能制造平台”等国家计划中。作为AIoT的核心组成部分，IoT技术于20世纪末被提出，它利用传感器、执行器和网络通信技术在物理世界和数字世界之间架起了桥梁[3,4]。这种方法实现了对物理世界的实时监测和控制，从而为更加响应迅速和自动化的环境铺平了道路。
然而，尽管AIoT具有巨大潜力，但仍存在一些关键挑战阻碍其全面部署[5]。这些挑战包括安全、数据隐私、可扩展性、互操作性，尤其是能源供应问题[[6], [7], [8]]。其中，为不断增长的IoT设备提供可靠和可持续的能源来源是最紧迫的问题之一，特别是在偏远或难以到达的环境中[9,10]。随着IoT设备的普及，对有效电源解决方案的需求日益迫切，特别是在大规模、分布式和动态环境中，传统的电源方法（如电池或有线连接）越来越不切实际。这些传统解决方案受到电池寿命短、维护成本高和安装复杂性的限制，导致运营成本高昂，并影响IoT系统的长期可持续性[11]。
自供电传感技术作为一种创新解决方案，已被开发出来以应对这些环境中的能源挑战[12,13]。随着微机电系统（MEMS）技术的进步，无线传感器节点（WSNs）变得越来越小型化、低功耗，并且更容易集成到各种环境中[14]。然而，随着基于IoT的传感系统的广泛部署，为这些设备提供可靠、长期的能源来源仍然是一个重大挑战，这导致了高昂的维护成本和不可靠性[15]。因此，最近的研究强调，要实现真正自主且无需维护的IoT系统，不仅需要低功耗电子器件，还需要在实际应用场景中采用适应性和可靠的能源供应策略[16,17]。
为了解决这个问题，能量收集（EH）作为一种有效策略应运而生，通过捕获环境能量并将其转换为电能来确保WSNs的长期运行[[18], [19], [20]]。最近的重要研究集中在通过材料和结构设计的进步来提高这些系统的性能上。能量收集的实施从根本上取决于环境中能源的丰富程度，例如生物机械[21,22]、海洋波浪[23,24]、机械[25,26]、太阳能[27,28]、热能[29,30]和射频（RF）[31]能量。通过使用多种换能器，这些能源形式可以转换为电能，通常利用光伏[32]、射频[33]、热电[34]、压电[35, [36], [37]]、电磁[38]或摩擦电[39]机制。条件监测是一个关键的应用领域，但由于所使用的传感方式的复杂性，这些应用通常也需要大量的能量。在不同的条件监测场景中，可用的能源来源、安装能量收集系统的配置以及功耗需求各不相同。虽然一些综述从理论建模[40]、材料[35,41]、能源来源[42,43]和能源管理方案[44]等多个角度讨论了能量收集技术，但仍然缺乏系统性地讨论能量收集在条件监测中当前和潜在应用的综合性综述。填补这一空白对于推进对能量收集解决方案的理解和应用至关重要。
本文旨在通过提供医疗保健、海洋、机械、电网、铁路和基础设施领域条件监测的能量收集技术综合概述来填补这一空白。它分析了能源特性、监测要求、换能器技术和设计策略。最后，讨论了开发自供电条件监测方法所面临的挑战和前景，为IoT应用的可持续能源解决方案的未来提供了见解。
